Verfahren zur Herstellung von neuen Bis-stilben-Verbindungen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Verbindungen, die farblos bis höchstens schwach gefärbt sind und der Formel (1) Rl-CH=CH-X-CH=CH-Re entsprechen, worin X einen in 4- und 4'-Stellung an die =CH-Gruppen gebundenen Diphenylrest, R1 und R9, unabhängig voneinander, einen monocyclischen Ben zolnest, einen Diphenylrest oder einen Naphthalinrest bedeuten, wobei mindestens eines der Ringsysteme R1, R9 und X durch mindestens eine gegebenenfalls funk- tionell abgewandelte Sulfogruppe, eine Sulfonylgruppe, eine gegebenenfalls funktionell abgewandelte Carboxylgruppe,
eine Nitrilgruppe oder durch Methylgruppen substituiert ist. Dieses Verfahren ist dadurch charakterisiert, dass man im Molekularverhältnis 1: 2 Verbin dungen der Formel (la) Zz-X-Zt mit solchen der Formel (ib) R1-Z2 bzw.
(lc) Z.R umsetzt, wobei X einen in 4- und 4'-Steilung an Z1 gebundenen Diphenyirest, R1 und R2 einen monocy ciischen Benzolrest, einen Diphenylrest oder einen Na- phthallnrest, eines der Symbole Z1 und Z2 eine O=CH Gruppe und das andere eine Gruppierung der Formel
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bedeutet, worin R einen gegebenenfalls weitersubstituierten Aralkylrest, einen Arylrest, einen Cycloalkylrest oder einen Aralkylrest darstellt, und wobei mindestens eines der in den Ausgangsstoffen vorhandenen Ringsysteme mindestens eine gegebenenfalls funktionell ab gewandelt Sulfonsäuregruppe,
eine Sulfongruppe, eine gegebenenfalls funktionell abgewandelte Carbonsäurv gruppe, eine Nitrilgruppe oder Methylgruppe enthält.
Die Verbindungen der Formel (1) sollen höchstens schwach gefärbt sein und deshalb keine chromophoren Gruppen wie Nitrogruppen, Azogruppen und Anthrachinonreste enthalten. Die beiden Reste R1 und R., können voneinander verschieden oder vorzugsweise ein an der gleich sein. Im übrigen enthalten diese Verbindungen in beliebiger Stellung mindestens einen und beispielsweise bis sechs, vorzugsweise aber zwei der erwähnten Substituenten. Sind im ganzen Molekül meh lehre derartige Substituenten vorhanden, so sind sie zweckmässig paarweise einander gleich und symmetrisch angeordnet. So kann das Molekül der Bis-stilben Verbindung beispielsweise neben zwei Carboxylgruppen oder zwei Sulfogruppen noch zwei Nitrilgruppen oder ferner zwei bis sechs Methylgruppen enthalten.
Als Sulfogruppen und Carboxylgruppen kommen die freien Säuregruppen der Formel -SO3-Kation bzw. -C00-Kation [wobei das Kation zweckmässig Wasserstoff, Alkalimet all oder Ammonium ist] und die entsprechenden funktionell abgewandelten Gruppen wie Sulfonsäureund Garbonsäureestergruppen, insbesondere Alkylestergruppen mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen im Alkyl rest, und Sulfonsäure- und Carbonsäurcamidgruppen in Betracht, wobei die letzteren eine H N-Gruppe oder z. B. eine Mono- oder Dialkylamidgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen je Alkylrest enthalten können. Unter den Sulfonylgruppen sind in erster Linie die Alkylsulfonylgruppen wie Methylsulfonyl, Äthylsulfonyl oder Phenylsulfonyl zu erwähnen.
Ausser diesen Substituenten können die Bis-stilben Verbindungen noch deren weitere enthalten, z. B. Halo gen atome wie Brom, insbesondere jedoch Chlor, Alkoxygruppen, insbesondere solche mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen wie Methoxy und Äthoxy, Alkylgruppen mit mindestens zwei und höchstens 18, vorzugsweise vier, Kohlenstoffatomen wie Äthyl, n-Propyl, Isopropyl, n-Butyl, tertiär-Butyl, ferner auch Trifluormethylgruppen.
Eine praktisch wichtige Anwendung findet das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung von Verbindungen gemäss Formel (2):
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worin V1 und V'1 gleich oder verschieden sein können und eine Sulfogruppe sowie deren Salze, Ester, Amide oder Halogenide, eine Carboxylgruppe sowie deren Salze, Ester oder Amide, die Nitrilgruppe, eine Sulfonylgruppe oder eine Methylgruppe, V2 und V'.2 gleich oder verschieden sein können und Wasserstoff, eine 1 bis 18 Kohlenstoffatome enthaltende Alkylgruppe, eine 1 bis 12 Kohlenstoffatome enthaltende Alkoxygruppe, Halogen oder eine Sulfogruppe sowie edelren Salze, Ester oder Amide, und V3 und V'3 gleich oder verschieden sein können und Wasserstoff oder eine 1 bis 4 Kohlenstoffatome enthaltende Alkyl gruppe bedeuten,
und wobei ferner eines der Symbole V1 und V1' ein Wasserstoffatom bedeuten kann.
Man verfährt hierbei so, dass man im Molekular- verhältnis 1: 2 Verbindungen der Formel
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mit solchen der Formel
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umsetzt, wobei in diesen Formeln V1, V2, V3, V1,, V2' und Vs' die vorstehende Bedeutung haben, Z3 eine Phosphinoxid-Oruppieiung der Formel
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darstellt, worin R' einen gegebenenfalls weitersubstitu ierten Phenyl- oder Alkylrest darstellt, und wobei die Umsetzung durch Reagierenlassen der Komponenten in einem gegenüber den Reaktionspartnern inerten Lösungsmittel in Gegenwart einer stark basischen Alkali verbindung bewirkt wird.
Unter Anwendung des gleichen Reaktionsprinzips kann man zu Verbindungen der Formel (2) in ganz entsprechender Weise gelangen, wenn man im Molekularverhältnis 1: 2 Verbindungen der Formel
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mit solchen der Formel
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umsetzt, worin V1, V2, V3, Vl', V;' und V3' die vorstehende Bedeutung haben und Z3 eine Phosphinoxyd Gruppierung der Formel
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darstellt, worin R' einen gegebenenfalls weitersubstituierten Phenyl- oder Aralkylrest darstellt. Auch in diesem Falle wkd die Umsetzung durch Reagierenlassen der Komponenten in einem gegenüber den Reaktionspartnern inerten Lösungsmittel in Gegenwart stark basischer Alkalien bewirkt.
Als funktionell abgewandelte Sulfogruppe bzw.
Carboxylgruppe kommen im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorwiegend deren Ester, Amide und Halogenide in Betracht. Während bei den Estern aromatischer oder araliphatischer Natur die Phenyl- (gegebenenfalls substituiert) und Benzylester von praktischem Interesse sind, kommen bei den aliphatischen Estern vor allem AlkylesteLr mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen in Betracht.
Unter Amiden der besagten Säuren sollen nicht nur die unsubstituierten, sondern auch die mono- und disubstituierten Vertreter verstanden werden, wobei die substituierende Komponente sowohl aromatischer (Anilid), araliphatischer als auch insbesondere aliphatischer und cycloaliphatischer Natur sein kann. Auch in diesem Falle haben aliphatische Glieder im allgemeinen nicht mehr als 18 Kohlenstoffatome und können mit Hydroxygruppen, Halogenatomen, Alkoxygruppen, Nitrilgruppen, Carboxy- oder Carbalkoxygruppen, Sulto- gruppen, Amino- und Alkylaminogruppen substituiert sein.
Unter den Säurehalogeniden sind vor allem die Chloride und Bromide erwähnenswert.
Obwohl bei den Salzen die wasserlöslichen Typen (Alkali-, Ammonium- oder Aminsalze) überwiegende Bedeutung haben, können andere Salze in bestimmten Fällen durchaus interessant sein, z. B. Barium- oder Calciumsallze.
Unter den Sulfonen sind die Arylsuifone und Aralkylsulfone wie Phenyl- und Benzylsulfon, ferner Al- kylsulfone mit niederen Alkylgruppen (1 bis 4 Kohlen stoffatome) zu benennen.
Für die Bedeutung Halogen als Substituent kommt vor allem Fluor und Chlor in Betracht.
Von bevorzugtem Interesse ist das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung von Verbindungen der Formel
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worin U1 eine Nitrilgruppe oder Methylgruppe, U2 und U3 Wasserstoff oder eine 1 bis 4 Kohlenstoffatome enthaltende Alkylgruppe bedeuten. Man erhält diese Verbindungen zweckmässig dadurch, dass man im Mole kularverhältnis 1: 2 den Dialdehyd der Formel
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mit einem Phosphinoxid der Formel
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darstellt, worin R' einen gegebenenfalls weitersubstituierten Phenylrest darstellt, durch Reagierenlassen der Komponenten in Gegenwart einer stark basischen Alkaliverbindung und in gegenwart eines vorzugsweise hydrophoben, inerten Lösungsmittels umsetzt.
Gemäss der bereits oben dargelegten Variante des gleichen Verfahrensprinzips gelangt man zu Verbindungen der Formel
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worin W1 eine Suifonsäuregruppe sowie deren Salze, Ester, Amide oder Halogenide, eine Carboxylgruppe, die Nitrilgruppe oder eine Methylgruppe, W2 Wasserstoff, eine 1 bis 4 Kohlenstoffatome enthaltende A1* kylgruppe, oder eine Sulfogruppe sowie deren Salze, Ester oder Amide und WQ für Wasserstoff oder die Methylgruppe stehen, indem man im Molekularverhältnis 1:
2 eine Verbindung der Formel
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mit einer Verbindung der Formel
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worin R" einen gegebenenfalls weitersubstituierten Phenylrest, darstellt, durch Relagierenlassen der Komponenten in Gegenwart einer stark basischen Alkali verbindung und in Gegenwart eines vorzugsweise hydrophoben Lösungsmittel umsetzt,
Interessante Verbindungstypen, die nach dem erfindungsgemässen Verfahren erhalten werden können, entsprechen den nachfolgenden Formeln: A.
Verbindungen der Formel
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worin U4 eine gegebenenfalls funküoneli abgewandelte Sulfogruppe, einen durch eine Sulfogruppe weitersubstituierten Benzolrest, eine Suifonyl'gruppe, eine gegebenenfalls funktionell abgewandelte Carboxylgruppe, eine Nitril'gruppe oder eine Methyligruppe und U5 einen der soeben angegebenen Definition von U4 entsprechenden Substituenten oder ein Wasserstoffatom, eine 2 bis 8 Kohlenstoffatome enthaltende Alkylgruppe, eine 1 bis 12 Kohlenstoffatome enthaltende Alkoxygruppe, ein Chloratom oder einen Benzolrest bedeuten.
B. Verbindungen der Formel
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worin V4 eine Sulfogruppe sowie deren Salze, Ester oder Amide, eine Carboxylgruppe sowie deren Salze, Ester oder Amide oder die Nitrilgruppe bedeutet, V5 Wasserstoff, eine Sulfogruppe sowie deren Salze, Ester C. Verbindungen der Formel oder Amide, eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder eine Alkoxygruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen bedeutet.
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worin Y ein Kation bedeutet und Idie YO3S-Gruppenvorzugsweise in o-Stellung zu den -CH=Gruppen stehen.
D. Verbindungen der Formel
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worin V6 eine Sulfogruppe, deren Salze oder Amide bedeutet.
Wie aus der obenstehenden Charakterisierung des vorliegenden Verfahrens hervorgeht, kann man also beispielsweise Dialdehyde der Formel (9) O=CH-X-CH=O mit monofunktionellen Verbindungen der Formel (10) R1-Z oder Monoaldehyde der Formel (1 1) R1-CH=O mit bifunktionellen Verbindungen der Formel (12) Z-X-Z umsetzen, wobei X und R1 die angegebene Bedeutung haben und Z einen der phosphorhaltigen Substithenten der Formel
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bedeutet.
Die hierbei als Ausgangsstoffe benötigten Phosphinoxide der Formeln (10) und (12) werden nach an sich bekannten Methoden erhalten, indem man z. B. Halo genmethylverbindungen, vorzugsweise Chlormethylver- bindungen, der Formel (13) R-CH Halogen bzw.
(14) Halogen-CH- X-CH Halogen mit Phosphorverbindungen der Formeln
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oder
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umsetzt. In aiese31 Formeln haben R und R"' die Bedeutung eines Aryl- und/oder eines Alkylrestes, und zwar bedeutet R vorzugsweise Aryl (Phenyl, Tolyl usw.) und R"' vorzugsweise Alkyl (Methyl, Äthyl usw.).
Durch Reaktion von Halogendiarylphosphinen der Formel (15) mit Chlormethyl-Verbindungen der Formel (13) oder (14) werden zunächst Dihalogendiaryl-me- thyl-Verbindungen der Formel
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erhalten, die alsdann durch Behandlung mit niederen Alkoholen oder Wasser in die Phosphinoxide (10) bzw.
(12) übergeführt werden.
Hierbei können sowohl die Umsetzungen zur Herstellung der Ausgangsstoffe als auch diejenigen zur Herstellung der Endstoffe in üblicher Weise ausgeführt werden.
Als Lösungsmittel für das vorstehend beschriebene Verfahren zur Herstellung von Verbindungen der For mel (1) eignen sich besonders aromatische Kohlenwasserstoffe wie Benzol, Toluoyl, Xylol, Tetralin, Äthylen glykolmon omethyläther, gegebenenfalls Lösungsmittel mit höherem Lösungsvermögen wie N-Methylpyrrolidon, Dimethylformamid, Diäthylformamid, Dimethyl acetamid oder Dimethylsulfoxyd.
Die Temperatur, bei welcher die Umsetzung durchgeführt wird, kann in weiten Grenzen schwanken. Sie wird bestimmt a) durch die Löslichkeit der Ausgangsprodukte, ss) durch die Beständigkeit des verwendeten Lö sungsmittels, gegenüber den Reaktionsteilnehmern, insbesondere gegenüber den stark basischen Alkaliverbin- dungen, r) durch die Reaktivität der Kondenslationspartner und d) durch die Wirksamkeit der Kombination Lö s'ungsmitteBase als Kondensationsmittel.
Vorzugsweise liegt sie etwa im Bereich von 70 bis 1400C, doch können in manchen Fällen schon befriedigende Resultate bei Raumtemperatur erreicht werden. Grundsätzlich sind somit auch Reaktionstemperaturen im Intervall von 10 bis 1800 C möglich.
Als Kondensationsmittel kommen vor allem Alkali nikoholate wie Natriummethylat, insbesondere Kalium- tert.4 > utylat, Alkaliamide und deren N-Substitutions- produkte sowie Alkalihydroxide in Betracht, wobei aus ökonomischen Gründen solche des Lithiums, Natriums und Kaliums von vorwiegendem Interesse sind. Es kön; nen jedoch grundsätzlich und in besonderen Fällen auch Alkalisulfide und -carbonate, Arylalkaliverbindungen wie z. B. Phenyl-llithium, oder stark basische Amine (einschliesslich Ammoniumbasen, z. B. Trialkyl'ammo- niumhydroxide) mit Erfolg verwendet werden.
Die neuen Verbindungen der Formel (1) besitzen in gelöstem oder feinverteiltem Zustand eine bemerkenswerte Fluoreszenz. Sie können zum optischen Aufhellen der verschiedensten hochmolekularen oder nie dermolekul,aren organischen Materialien bzw. organische Substanzen enthaltenden Materialien verwendet werden. Es können dies beispielsweise sein: Polymerisationsprodukte, (z. B. Polyamide vom Polycaprotactam-Typ), Polykondensationsprodukte oder Vorkondensate, (z. B. gesättigte Polyester oder Polyamide wie z. B.
Hexamethylendiamin-adipat),
Polyadditionsprodukte, halbsynthetische organische Matefialien (z. B. Celluleseester), natürliche organische Materialien animlalischen oder vegetabilischen Ursprungs (beispielsweise Wolle, Baumwolle, Papier).
Von Bedeutung sind die erfindungsgemäss herstell- baren Verbindungen auch für die Behandlung von textilen organischen Materialien, wie textilen Geweben. Sofern Fasersubstrate wie vorgenannte, erfindungsgemäss optisch aufzuhellen sind, so geschieht dies mit Vorteil in wässrigem Medium, worin die betreffenden Verbindungen in feinverteilter Form (Suspension, gegebenen falls Lösungen) vorliegen.
Die erfindungsgemäss herstellbaren neuen optischen Aufhellmittel können - ferner den Materialien vor oder während deren Verformung zugesetzt bzw. einverleibt werden.
Sie zeichnen sich durch besonders gute Hitzebeständigkeit, Lichtechtheit und Migrierbeständigkeit sowie hohe Ergiebigkeit aus.
Schon mit sehr geringen Mengen dieser Verbindung gen, in gewissen Fällen z.B. solchen von 0,001 Gewichtsprozent, kann ein deutlicher und haltbarer Effekt erzielt werden. Es können laber auch Mengen bis zu etwa 0,5 Gewichtsprozent und mehr zur Anwendung gelangen. Für die meisten praktischen Belange sind vorzugsweise Mengen zwischen 0,01 und 0,2 Gewichtsprozent von Interesse.
Die besagten Aufheilmittel können beispielsweise auch in Mischung mit Farbstoffen oder Pigmenten, als Zusatz zu Färbebädern, Druck-, iitz- oder Reservepasten, in Mischungen mit sogenannten Carriern , Antioxydantien, Lichtschutzmitteln, Hitzestabilisatoren, chemischen Bleichmitteln oder als Zusatz zu Bleichbädern, in Mischung mit Vernetzen, Appreturmitteln, oder in Kombination mit Waschmitteln eingesetzt werden.
Beispiel 1
Zu einer Lösung von 6,4 Ig (0,02 Mol) Phosphinoxid der Formel
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und 2,1 g (0,01 Mol) Biphenyl-4,4'-dialdehyd in 100 ml wasserfreiem Toluol fügt man unter Rühren bei 450 C 4,9 g (0,044 Mol) Kalium-tert.-butylat. Man erhitzt die Masse unter Stickstoffatmosphäre 5 Stunden lang bei Rückflusstemperatur und filtriert nach Abkühlen auf 50 C. Der Rückstand wird zweimal mit je 10 ml Methanol und dann wiederholt mit Wasser gewaschen und getrocknet.
Man erhält 2,4 g (59 cd der Theorie) des Dinitrile der Formel
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in Form eines hellgelben Pulvers vom Schmelzpunkt 273 bis 2750 C. Urukristallisation aus o-Dichlorbenzol ergibt 1,5 g blassgelbe Blättchen:
Schmelzpunkt 276 bis 276,50 C.
Das als Ausgangsprodukt verwendete o-Cyanobenzyl-diphenyl-phosphinoxid der Formel (18) kann wie folgt hergestellt werden:
Zu 19,6 g (0,1 Mol) geschmolzenem o-Bromme- thyl-benzonitril tropft man unter Stickstoffatmosphäre bei 1100 C unter Rühren 24,3 g (0,11 Mol) P-Chler- diphenyl-phosphin zu, so dass die Temperatur nicht über 1200 C ansteigt (innerhalb etwa 15 Minuten).
Die dickflüssig werdende Lösung wird noch 15 Minuten auf 1400 C erhitzt, wobei sie vollständig erstarrt.
Nach Abkühlen auf etwa 700 C werden 50 ml Me- thanol so rasch zugetropft, dass die Gasentwicklung unter Kontrolle gehalten werden kann (etwa 10 Minuten). Man hält die entstehende klare Lösung noch 1/¯ Stunde bei Rückflusstemperatur, fügt 35 ml Wasser hinzu und kühlt langsam auf 0 C ab. Das ausgefallene Produkt wird abgesaugt, mit 25 ml Methanol- Wasser 1:1 gewaschen und getrocknet. Man erhält 24,0 g (76X der Theorie) eines kfista-llinen Produktes vom Schmelzpunkt 166 bis 166,50 C. Umkristallisation aus Toluol ergibt 22,3 g farblose Kristalle:
Schmelzpunkt 167 bis 167,50 C.
Beispiel 2
Eine Suspension von 5,8 g (0,01 Mol) Bisphosphinoxid der formel
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und 4,9 g (0,044 Mol) Kalium-tert.-butyiat in 100 mi absolutem Xylol wird unter Stickstoffatmosphäre bei Rückfiusstemperatur verrührt. Hierzu tropft man in nerhaib etwa 20 Minuten eine Lösung von 3,3 g (0,022 Mol) Mesitylaldehyd in 25 mll absolutem Xylol und hält das Gemisch 16 Stunden unter Rückfluss.
Man filtriert heiss, dampft das Filtrat im Vakuum zur Trockne ein, lässt den Rückstand aus 15 ml Methylceliosolve auskristallisieren. Man erhält 1,3 g Rohprodukt der Formel
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Farblose Blättchen aus Cyclohexan: Schmelzpunkt 181 bis 1820 C.
In entsprechender Weise erhält man bei Ersatz von Mesitylaldehyd durch Benzaldehyd-2-sulfonsäure (als Na-Salz) und unter Verwendung von Dimethylsulfoxid als Lösungsmittel bei einer Temperatur von etwa 700 C die Verbindung der Formel
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Das als Ausgangsprodukt verwendete Bisphosphininoxid der Formel (20) kann wie folgt hergestellt werden:
Ein Gemisch von 25,1 g (0,1 Mol) 4,4'-Bischlor methyl-biphenyl und 48,5 g (0,22 Mol) P-Chlor-diphenyl-phosphin wird unter Stickstoffatmosphäre und unter heftigem Rühren langsam auf 1300 C erhitzt.
Durch die einsetzende exotherme Reaktion steigt die Temperatur auf 1400 C an und das Gemisch erstarrt nach einiger Zeit. Man hält die Masse noch 2 Stunden bei 140 C, kühIt auf 40 bis 500 C ab und lässt 100 ml Methanol so rasch zutropfen, dass die Gasentwicklung unter Kontrolle gehalten werden kann (etwa 30 Minuten). Der entstandene weisse Kristallbrei wird noch einige Stunden unter Rückfluss gehalten, bis die Gasentwicklung beendet ist. N;ach Abkühlen auf Raumtemperatur wird abgesaugt, der Rückstand zweimal mit je 30 mi Methanol gewaschen und getrocknet.
Man erhält 44,7 g (77% der Theorie) eines weissen Pulvers vom Schmelzpunkt 382 bis 3850 C. Durch wiederholte Umkristallllisation aus Dimethylsulfoxid erhält man farblose Nadeln:
Schmelzpunkt 386 bis 3870 C.
Analyse: C38H3OO-R3 (582,62) berechnet: P 10,63 % gefunden: P 10,61